湖北省黄冈市红安县公路管理局 湖北黄冈 483400
摘要：文章以公路工程基桩的声波透射检测应用为研究对象，首先对声波透射检测方法进行了概述，并分析了其特点。随后对在不同情况下，声波透射检测方法应用方式进行介绍分析，最后结合一工程实例对声波透射检测方法的应用进行了研究分析以供参考。
关键词：公路工程；桩基检测；声波透射检测方法应用
前言：
桩基施工是公路工程建设的重要组成部分，同时也是确保公路平稳顺利运营的关键所在。但在实际桩基施工过程中，由于施工工艺呈多样性变化，地质条件也千差万别，如何对桩基施工质量进行良好的控制，已是当下公路工程建设者们最为关注的问题。基于此，桩基检测应运而生，通过在桩基检测过程中的应用声波透射法，可以有效提升检测的准确性，可满足大面积检测的要求，因此声波透射法已经逐渐成为当下主流的混凝土基桩检测方法之一。
一、声波透射检测方法概述及特点分析
声波透射法具体指的是在一个声测管内放入发射转换器，用于发射超声波，然后在另一个声测管管内放置接收转换器，用来接受超声波，其中声测管预先已经埋入被探测的混凝土介质中，通过对超声波在被检测混凝土介质中的传播的频率、幅度、波形畸变等信息，来最终确定被检测混凝土介质完整性、均匀性、缺陷等性质的一种检测方法。在公路桥梁工程桩基检测中得到了广泛的应用。
在公路工程桩基完整性检测中应用声波透射法，具有操作简单、不受桩长限制、检测结果准确等优点。与此同时，声波透射法还可以准确反映出桩基缺陷大小及确切的部位，通过应用该检测方法，能够在一定程度上将混凝土桩身均匀性及强度反映出来，从而为后续存在缺陷问题的混凝土桩基修补处理提供有力的数据支持，并且通过利用检测数据，还可以进一步推测出桩身夹层、本身离析病害，更有利于相应检测工作人员及时采取应对措施。相对于传统的桩基检测方法（如钻芯取样法），桩基检测质量更高，更加准确，获得桩基检测信息也更加全面，更为重要的是，该检测方法不需要对桩基结构造成破坏，因此受到了检测人员的广泛青睐。但同时，该检测方法也要一定的缺陷，在应用该检测方法时，需要在混凝土桩基中做好声测管预埋工作，一方面会增加施工成本，另一方面对于施工也会带来一定不便，此外，在进行现场检测过程中需要耗费大量时间，检测效率相对较低。
二、声波透射检测方式分析
由于声测管在桩基内布置方式不同，因此在采用声波投射检测方法对桩基进行检测时主要包括以下三种方式
（一）桩内单孔透射检测方式
在特殊情况下，桩基内可供检测使用的孔道只有一个，例如在对桩基完成钻孔取芯操作后，想要对芯样周围混凝土质量进行进一步了解，那么可以将声波投射检测方法作为钻芯取样法的补充手段，在这种情况下，即可以选择使用桩内单孔透射检测方式进行检测。具体来说，先将换能器放置在目标单孔中，在发射及接收换能器之间，可以选择隔声材料进行隔离，当发射换能器发出超声波，随后超声波经过耦合水进入孔壁混凝土表层，然后沿着表层滑行一段距离，再次经过耦合水，最后分别被两个接收换能器接收。在这一过程中，通过测出超声波沿孔壁混凝土传播时的各项声学参数，就可以分析得出目标桩基的混凝土状态、质量等信息。但值得注意的是，在运用该检测方式时，需要做好信号分析技术的应用，从而将管中的影响干扰因素及时排除掉，保证检测的准确性。如果桩基中存在钢质套管，由于钢管会对超声波在孔壁混凝土中绕行造成一定干扰，因此不适合采用该方法。
（二）桩外孔透射检测方式
如果当桩的上部结构已经完成施工，或者没有预先在桩内预设声测管，理论上也可以用声波透射法进行桩基检测，即采用桩外孔透射检测方式进行桩基的检验。具体来说，在桩外紧贴桩边的土层位置，利用钻孔钻一孔洞，并将这一孔洞作为检测通道，在具体检测时，需要在桩顶面放置一台平面换能器，要求该换能器功率较大，然后将接收换能器从桩外的检测通道中，自上而下的缓慢放下，使得超声波能够沿着桩身混凝土向下进行传播，然后在穿过桩与孔之间的土层后，通过孔中耦合水由接收换能器进行超声波的接收，并将透射超声波的声学参数进行逐点测出，最后根据信号的变化状况，对桩身质量进行大致的判断。由于检测通道是临时设置，通道传播介质是混凝土，因此会使得超声波衰减的较快，进而对检测结果造成一定的影响，检测范围也非常有限，在该种方式下，无法对长度过长的桩基进行检测，并且通过检测结果只能大致判断出桩基是否存在夹层、断桩、缩颈等问题。
（三）桩内跨孔投射检测方式
这种检测方式是在正常状况下的一种检测方式，也是应用较为成熟、广泛、主流的一种检测方式。具体来说，在应用该检测方式时，需要在桩基内预埋两根或两根以上的声测管，并在声测管中注满清水，然后把发射转换器置于一个声测管中，将接收转换器置于另一道声测管中，在检测时，发射换能器发出超声波，随后超声波在穿透两管间混凝土后被另一根声测管处的接收换能器进行接收，在检测范围方面，声波脉冲从发射换能器到接收换能器所扫过的面积即是实际的有效检测范围。最后结合实际情况，选择一种或多种测试方法，并进行声学参数的采集，以波形变化为依据，对桩基混凝土的强度，质量等进行判定。
三、公路工程桩基声波透射检测实践应用
某高速公路工程全长186.65km，位于山岭重丘区，路基宽度为24.5m,公路设计时速为120km/h，高速公路标准为双向4车道高速公路。受公路工程地质及地势条件限制，在进行高速公路修建过程中建设了很多桥梁与隧道，因此在桩基检测方法方面不宜选择钻芯取样检测方法，以免对公路桩基造成严重破坏。基于此，在本公路工程桩基检测方法选择上，采用的是声波透射检测方法。
在具体应用实践中，针对该公路某大桥10#桩进行了声波透射检测，在检测时，由桩底向桩定逐点进行检测，并对该桩基的质量进行判定，具体结果如下表一所示。该10#桩具体信息如下：在类别上属于干孔灌注桩，在施工时，使用的C30混凝土，桩长16m,桩径1.8m。
表一 10#桩声波透射检测结果
通过表一我们可知，在AB、AC 两个测段中，声幅基本上比临界值都要大，并且从声速上来看也比都较稳定。其中在AC 段，虽然某些点的声幅比临界点值要小，但在波速方面依然保持稳定状态，由此可判断AC 段为非缺陷区。值得注意的是，在判断桩基缺陷标准方面，不能简单的只将声速大小作为判断标准，声速低于临界值的原因可能是因为桩内某些点处的集料粗细含量高低不均衡，因此在声波传播过程中时，由于碰到的粗集料较多，因此对于声波有着很强的反射、散射作用，导致声波出现严重衰减，故而造成该处波幅出现明显的下降。
总结：
综上所述，在公路工程桩基完整性检测过程中采用声波透射检测方法，可以有效提升检测的准确性，并且不需要对桩基进行破坏，从检测结果上可以分析出更多的桩基信息，受工地实际条件制约较小，因此已经逐渐成为当下桩基检测的主流方法之一，希望相关桩基检测人员提升对该方法的重视程度，并进一步对该方法加以创新改良，有效推动国际公路工程建设平稳顺利发展。
参考文献：
[1]汤爱明. 声波透射法在桩基检测中的应用[J]. 工程技术:引文版, 2016(1):00148-00148.
[2]张朝军. 声波透射法在桩基检测中的应用浅析[J]. 工程技术:引文版, 2016(10):3-3.
[3]朱梅林. 声波透射法在山区高速公路桩基检测中的应用[J]. 低碳世界, 2017(17):202-203.
论文作者:胡红平
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/2
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